Si funksionojnë panelet diellore. Bateri diellore - parimi i funksionimit

Burimet alternative të energjisë që shndërrojnë dritën e diellit në energji elektrike po bëhen gjithnjë e më të kërkuara në jetën e përditshme dhe në industri. Ato përdoren në aviacion, zhvillimin e hapësirës, ​​elektronikë, për të krijuar automjete miqësore me mjedisin. Por sektori më premtues konsiderohet të jetë furnizimi me energji i ndërtesave: furnizimi me energji elektrike i pajisjeve shtëpiake dhe sistemet e ngrohjes së shtëpisë, ngrohja e ujit të nxehtë. Përparësitë përfshijnë: pavarësinë nga sezoni dhe shërbimet komunale, mundësinë e akumulimit të rezervave të energjisë, besueshmërinë dhe jetën e gjatë të shërbimit. Por për të arritur efektin maksimal nga aplikimi, është e rëndësishme të njihni parimin e funksionimit të baterive dhe të vëzhgoni kushtet për instalimin dhe funksionimin e tyre.

Konvertorët fotovoltaikë ose bateritë e ruajtjes diellore janë një pllakë me vetitë e një gjysmëpërçuesi që gjeneron rrymë direkte kur rrezet e dritës e godasin atë. Baza mund të jetë silikoni (lloji më i zakonshëm) dhe komponimet e tij me bakër, galium, kadmium, indium, amforë, fotocela organike ose kimike, film polimer.

Çdo material ka koeficientin e vet FEC të dritës së diellit (nga 5 në 30%) dhe, si rezultat, prodhon një fuqi të caktuar me një intensitet të barabartë të fluksit të dritës. Shumë varet nga zona e baterisë, një çip i vetëm gjysmëpërçues prodhon një sasi të vogël energjie, mesatarisht, 1 m2 panel kërkohet për të marrë 0,15 kW. Përjashtim janë komponimet inovative të polimerit me shumë shtresa (kristale të vetme), efikasiteti i tyre arrin 30%, por kjo teknologji nuk është ende e disponueshme për konsumatorin mesatar.

Përveç pllakës, qarku i baterisë diellore përfshin pajisje ndihmëse (për transmetimin, shpërndarjen dhe ruajtjen e energjisë):

• Inverter ose konvertues DC.
• Drejtoni për funksionimin e pandërprerë të sistemit gjatë natës ose në mot me re.
• Rregullator tensioni.
• Kontrolluesi i përcjelljes së karikimit.

Në varësi të zonës, përdoren bateri miniaturë me fuqi të ulët (deri në 10 W) ose panele të mëdha të palëvizshme. Të parët janë portativë (të njohura për karikimin e një laptopi, kalkulatori, pajisje celulare). Të dytat përdoren më shpesh për furnizimin me energji dhe ngrohjen e shtëpisë, ato zakonisht ndodhen në çati. Meqenëse fuqia e baterive është plotësisht proporcionale me intensitetin diellor, u bë e këshillueshme vendosja e paneleve gjurmuese (duke ndryshuar këndin e vendndodhjes, në varësi të lëvizjes së Diellit). Trashësia e opsioneve gjysmëpërçuese është e parëndësishme (nga 10 mikron në 10 cm), por duke marrë parasysh pajisjet ndihmëse, modulet peshojnë më shumë, gjë që merret parasysh kur llogaritet ngarkesa në mahi dhe në sipërfaqen e çatisë.

Parimi i shndërrimit fotoelektrik

Për të kuptuar se si funksionon një bateri diellore, duhet të mbani mend kursin e fizikës së shkollës. Kur drita godet një pllakë me dy shtresa gjysmëpërçuesish me përçueshmëri të ndryshme, ndodh efekti i tranzicionit p-n, elektronet nga katoda largohen nga atomet e tyre dhe kapen në nivelin e anodës. Kur lidhen me qarkun e ngarkesës (baterisë), ata heqin dorë nga energjia e tyre e ngarkuar pozitivisht dhe kthehen në shtresën n. Ky fenomen njihet më shumë si "efekti i jashtëm fotoelektrik", dhe pllaka me dy shtresa si "fotocelula". Më shpesh, përdoret i njëjti material: një gjysmëpërçues bazë me një lloj të caktuar përçueshmërie është i mbuluar me një shtresë me ngarkesë të kundërt, por me një përqendrim të lartë të dopanteve.

Ky parim i funksionimit të qelizave diellore nuk ka ndryshuar që nga zbulimi i efektit; Është në kufirin e zonës që ndodh tranzicioni elektron-vrima. Kur ekspozohen ndaj rrezeve të diellit në të dy drejtimet, lëvizja e grimcave të ngarkuara ndryshe kalon, kur qarku FEP është i mbyllur, ato kryejnë punë në ngarkesë. Për një transferim të plotë (mbledhja dhe heqja e elektroneve), përdoret një sistem kontakti (ana e jashtme e baterisë i ngjan një rrjeti ose krehër, dhe pjesa e pasme është zakonisht e fortë). Sa më e lartë të jetë zona e kryqëzimit p-n dhe koeficienti i konvertimit fotoelektrik të gjysmëpërçuesit, aq më shumë fuqi prodhon pajisja. Fenomeni fizik dhe parimi i funksionimit nuk varen nga temperatura e ajrit, vetëm intensiteti i dritës së diellit është i rëndësishëm. Si rezultat, vlera e efikasitetit të panelit ndikohet nga kushtet e motit, klima, stina, gjerësia gjeografike.

Mënyrat për të përmirësuar efikasitetin e baterisë

Edhe në Rusinë qendrore, instalimi i baterive diellore shpërblehet në 3-5 vjet, sepse rrezet janë absolutisht falas dhe të disponueshme gjatë gjithë vitit. Por për ngrohjen e plotë të një shtëpie prej 100 m2 sipërfaqe të shfrytëzueshme, do të kërkohen rreth 30 m2 panele. Për të përmirësuar parimin e efektit fotoelektrik, rekomandohet të kryeni punën e mëposhtme:

1. Vendosni bateritë në anën jugore në një kënd prej të paktën 30°.
2. Mos instaloni panele diellore nën hijen e pemëve të larta.
3. Një herë në 2 vjet, pastroni sipërfaqen nga papastërtitë.
4. Instaloni sisteme të gjurmimit diellor.

Nuk ia vlen të braktisësh plotësisht furnizimin me energji të jashtme, madje edhe komplekset moderne nuk janë në gjendje të grumbullojnë energji të mjaftueshme për të furnizuar plotësisht ndërtesën gjatë motit të keq të zgjatur. Është më mirë t'i përdorni ato si pjesë e një sistemi të kombinuar.

Drita e diellit jo vetëm që e bën të mundur jetën në Tokë, por përfundimisht mund të bëhet gjithashtu një furnizues i një sasie të madhe energjie elektrike, pa të cilën qytetërimi modern është i paimagjinueshëm. Përdorimi i dritës së diellit mund të mos jetë i drejtpërdrejtë, por në formën e furnizimit me energji të turbinave.

Në këtë rast, një grup pasqyrash fokuson energjinë diellore në një shkëmbyes nxehtësie që avullon ujin ose ndonjë lëng tjetër, duke gjeneruar avull për të drejtuar një turbinë konvencionale të lidhur me një gjenerator. Megjithatë, konvertimi i drejtpërdrejtë i dritës së diellit në energji elektrike është gjithashtu i mundur, për shembull, duke përdorur qelizat diellore të silikonit.

Një qelizë diellore tipike ka gjashtë shtresa. Baza (baza) vepron njëkohësisht si pol negativ i elementit; shtresa reflektuese mban dritën brenda pjesës së punës të elementit, duke rritur efikasitetin e tij elektrik; dy shtresa të silikonit të pasuruar (të tipit N dhe të tipit P) formojnë bërthamën e qelizës diellore. Silikoni i tipit N ka ngarkesa negative të lira, dhe silikoni i tipit P ka ngarkesa pozitive të palidhura. Në mungesë të ndriçimit, këto ngarkesa grumbullohen në zonën e kontaktit të shtresave; kur rrezet e diellit bien mbi elementin, ngarkesat ndryshojnë në anët. Kjo lëvizje e ngarkesave krijon një rrymë të drejtpërdrejtë nëse qeliza diellore është pjesë e një qarku të mbyllur. Në krye të silikonit mbrohet nga një film transparent mbi të cilin vendoset kontakti metalik i polit pozitiv.

Si funksionon një qelizë diellore

Rrezet e diellit që bien në një qelizë diellore ndan ngarkesat pozitive dhe negative, të cilat grumbullohen në zonën e kontaktit midis pllakave të silikonit të tipit P dhe atij të tipit N. Kjo ndarje krijon një tension, nën ndikimin e të cilit, kur një element lidhet me një qark të mbyllur, një rrymë elektrike fillon të rrjedhë në të.

Panele diellore seksionale

Panelet diellore (foto mbi tekstin) gjenerojnë rrymë direkte, e cila mund të shndërrohet në rrymë alternative në termocentrale. Energjia e tepërt e prodhuar nga qelizat diellore mund të ruhet në bateri për përdorim të mëvonshëm.

Panele diellore në hapësirë

Për shumicën e satelitëve hapësinorë, panelet diellore janë burimi kryesor i energjisë. Këto bateri (foto në të djathtë) janë të ndryshme nga ato të përdorura në Tokë (foto në të majtë). Nëse bateritë e instaluara pranë sipërfaqes së tokës kanë nevojë për mbrojtje nga shiu dhe pluhuri, ato që punojnë në hapësirë ​​duhet të mbrohen nga rrezatimi i ashpër kozmik.

termocentrali diellor

Drita e diellit mund të furnizojë nxehtësinë në një turbinë me avull që drejton një gjenerator. Një grup pasqyrash përqendrojnë dritën e diellit në kullën qendrore. Rrezja e dritës që rezulton është aq intensive sa mund ta kthejë natriumin në avull. Avulli i natriumit përdoret për të kthyer ujin në avull, i cili më pas drejton një turbinë.

Me çmimet gjithnjë në rritje të energjisë elektrike, në mënyrë të pashmangshme do të filloni të mendoni për përdorimin e burimeve natyrore për furnizimin me energji elektrike. Një nga këto mundësi janë panelet diellore për një shtëpi ose një vendbanim veror. Nëse dëshironi, ato mund të sigurojnë plotësisht të gjitha nevojat edhe të një shtëpie të madhe.

Pajisja e sistemit të furnizimit me energji elektrike nga panelet diellore

Shndërrimi i energjisë së diellit në energji elektrike - kjo ide për një kohë të gjatë nuk i la shkencëtarët të flenë. Me zbulimin e vetive të gjysmëpërçuesve, kjo u bë e mundur. Kristalet e silikonit përdoren në qelizat diellore. Kur rrezet e diellit i godasin, në to formohet një lëvizje e drejtuar elektronesh, e cila quhet rrymë elektrike. Kur lidhim një numër të mjaftueshëm të kristaleve të tilla, marrim rryma mjaft të mira: një panel me një sipërfaqe prej pak më shumë se një metër (1.3-1.4 m2 me një nivel të mjaftueshëm ndriçimi mund të prodhojë deri në 270 W ( tension 24 V).

Meqenëse ndriçimi ndryshon në varësi të motit, orës së ditës, nuk është e mundur të lidhni drejtpërdrejt pajisjet me panelet diellore. Ju duhet një sistem i tërë. Përveç paneleve diellore, ju nevojiten:

• Bateria. Gjatë orëve të ditës, nën ndikimin e dritës së diellit, panelet diellore prodhojnë energji elektrike për shtëpinë, vilë. Nuk përdoret gjithmonë plotësisht, teprica e saj grumbullohet në bateri. Energjia e ruajtur shpenzohet nga moti i keq.
• Kontrolluesi. Jo një pjesë e detyrueshme, por e dëshirueshme (me fonde të mjaftueshme). Monitoron nivelin e baterisë për të parandaluar shkarkimin e tepërt ose tejkalimin e nivelit maksimal të karikimit. Të dyja këto kushte janë të dëmshme për baterinë, kështu që të kesh një kontrollues zgjat jetën e baterisë. Kontrolluesi gjithashtu siguron funksionimin optimal të paneleve diellore.
• Konvertuesi DC në AC (inverter). Jo të gjitha pajisjet janë të dizajnuara për rrymë të drejtpërdrejtë. Shumë prej tyre funksionojnë me tension AC prej 220 volt. Konvertuesi bën të mundur marrjen e një tensioni prej 220-230 V.

Panele diellore për shtëpinë - vetëm një pjesë e sistemit

Duke instaluar panele diellore për shtëpinë ose vilën tuaj verore, mund të bëheni plotësisht të pavarur nga furnizuesi zyrtar. Por për këtë ju duhet të keni një numër të madh baterish, një numër të caktuar baterish. Një komplet që prodhon 1,5 kW në ditë kushton rreth 1000 dollarë. Kjo është e mjaftueshme për të plotësuar nevojat e një shtëpie verore apo të një pjese të pajisjeve elektrike në shtëpi. Një grup panelesh diellore për prodhimin e 4 kW në ditë kushton rreth 2200 dollarë, për 9 kW në ditë - 6200 dollarë. Meqenëse panelet diellore për shtëpinë janë një sistem modular, mund të blini një instalim që do të sigurojë një pjesë të nevojave, duke rritur gradualisht performancën e tij.

Llojet e paneleve diellore

Me rritjen e çmimeve të energjisë, ideja e përdorimit të energjisë diellore për të prodhuar energji elektrike po bëhet gjithnjë e më popullore. Për më tepër, me zhvillimin e teknologjisë, konvertuesit diellorë po bëhen më efikas dhe, në të njëjtën kohë, më të lirë. Pra, nëse dëshironi, ju mund të plotësoni nevojat tuaja duke instaluar panele diellore. Por ato janë të llojeve të ndryshme. Le ta kuptojmë.

Vetë bateria diellore është një numër fotocelash që ndodhen në një strehë të përbashkët, të mbrojtur nga një panel i përparmë transparent. Për përdorim shtëpiak, fotocelat prodhohen në bazë të silikonit, pasi është relativisht i lirë, dhe elementët e bazuar në të kanë një efikasitet të mirë (rreth 20-24%). Mbi bazën e kristaleve të silikonit bëhen fotoqeliza njëkristalore, polikristaline dhe me shtresë të hollë (fleksibile). Një numër i këtyre fotocelave janë të lidhura elektrikisht me njëra-tjetrën (në seri dhe/ose paralelisht) dhe sillen në terminalet e vendosura në strehë.

Fotocelat janë instaluar në një strehë të mbyllur. Trupi i panelit diellor është bërë nga alumini i anodizuar. Është i lehtë dhe nuk gërryhet. Paneli i përparmë është prej xhami të qëndrueshëm, i cili duhet t'i rezistojë ngarkesave të dëborës dhe erës. Përveç kësaj, ai duhet të ketë disa veti optike - të ketë transparencë maksimale në mënyrë që të transmetojë sa më shumë rreze. Në përgjithësi, një sasi e konsiderueshme energjie humbet për shkak të reflektimit, kështu që kërkesat për cilësinë e xhamit janë të larta dhe gjithashtu është i veshur me një përbërje antireflektuese.

Llojet e fotocelave për panele diellore

Panelet diellore për shtëpinë janë bërë në bazë të tre llojeve të qelizave silikoni;

Nëse keni një çati të ngritur dhe fasada është e kthyer në jug ose në lindje, nuk ka kuptim të mendoni shumë për zonën e pushtuar. Modulet polikristaline mund të përshtaten mirë. Me të njëjtën sasi energjie të prodhuar, ato kushtojnë pak më pak.

Si të zgjidhni sistemin e duhur të paneleve diellore për shtëpinë tuaj

Ka keqkuptime të zakonshme që ju bëjnë të shpenzoni para shtesë për të blerë pajisje tepër të shtrenjta. Më poshtë janë rekomandimet se si të ndërtoni siç duhet një sistem energjie diellore dhe të mos shpenzoni para shtesë.

Çfarë të blini

Jo të gjithë komponentët e një termocentrali diellor janë jetik për funksionimin. Disa pjesë mund të shpërndahen plotësisht. Ato shërbejnë për të rritur besueshmërinë, por pa to sistemi është funksional. Gjëja e parë që duhet të mbani mend është të blini panele diellore në fund të dimrit, në fillim të pranverës. Së pari, moti në këtë kohë është i shkëlqyeshëm, ka shumë ditë me diell, bora reflekton diellin, duke rritur ndriçimin e përgjithshëm. Së dyti, zbritjet shpallen tradicionalisht në këtë kohë. Këshilla të mëtejshme janë:

Nëse përdorni vetëm këto këshilla dhe lidhni vetëm pajisjet që funksionojnë me tension konstant, një sistem panelesh diellore për shtëpinë tuaj do të kushtojë një sasi shumë më modeste se kompleti më i lirë. Por kjo nuk është e gjitha. Ju mund të lini disa nga pajisjet "për më vonë" ose madje të bëni pa të.

Çfarë mund të bëni pa

Kostoja e një grupi panelesh diellore për 1 kW në ditë është më shumë se një mijë dollarë. Investim i konsiderueshëm. Në mënyrë të pavullnetshme, do të mendoni nëse ia vlen dhe cila do të jetë periudha e kthimit. Me tarifat aktuale, do të duhet më shumë se një vit për të pritur derisa të paguhen paratë tuaja. Por kostot mund të reduktohen. Jo për shkak të cilësisë, por për shkak të një rënie të lehtë të komoditetit të përdorimit të sistemit dhe për shkak të një qasjeje të arsyeshme për zgjedhjen e përbërësve të tij.

Pra, nëse buxheti është i kufizuar, mund t'ia dilni me disa panele diellore dhe bateri, kapaciteti i të cilave është 20-25% më i lartë se ngarkesa maksimale e paneleve diellore. Për monitorimin e gjendjes, blini një orë makine që mat gjithashtu tensionin. Kjo do t'ju shpëtojë nga nevoja për të matur ngarkesën e baterisë disa herë në ditë. Në vend të kësaj, do t'ju duhet të shikoni orën herë pas here. Kjo është e gjitha për një fillim. Në të ardhmen, ju mund të blini panele diellore për shtëpinë, të rrisni numrin e baterive. Nëse dëshironi, mund të blini një inverter.

Përcaktoni madhësinë dhe numrin e fotocelave

Panelet e mira diellore për 12 volt duhet të kenë 36 qeliza, për 24 volt - 72 fotoqeliza. Kjo sasi është optimale. Me më pak fotocela, nuk do të merrni kurrë rrymën e deklaruar. Dhe ky është alternativa më e mirë.

Ju nuk duhet të blini panele diellore të dyfishta - përkatësisht 72 dhe 144 elementë. Së pari, ato janë shumë të mëdha, gjë që është e papërshtatshme gjatë transportit. Së dyti, në temperatura anormalisht të ulëta, të cilat i përjetojmë periodikisht, ato janë të parat që dështojnë. Fakti është se filmi laminues gjatë ngricës zvogëlohet shumë në madhësi. Në panelet e mëdha, për shkak të tensionit të lartë, ajo zhvishet ose edhe prishet. Transparenca humbet, produktiviteti bie në mënyrë katastrofike. Paneli është duke u riparuar.

Faktori i dytë. Në panele të mëdha, trashësia e trupit dhe xhamit duhet të jetë më e madhe. Në fund të fundit, ngarkesat e erës dhe borës rriten. Por kjo nuk bëhet gjithmonë, pasi çmimi rritet ndjeshëm. Nëse shihni një panel të dyfishtë, dhe çmimi për të është më i ulët se për dy "të rregullt", është më mirë të kërkoni diçka tjetër.

Edhe një herë, zgjidhja më e mirë është një panel diellor 12 volt për shtëpinë, i përbërë nga 36 qeliza fotovoltaike. Ky është alternativa më e mirë, e provuar nga praktika.

Specifikimet: çfarë të kërkoni

Në panelet diellore të certifikuara, tregohet gjithmonë rryma dhe voltazhi i funksionimit, si dhe tensioni i qarkut të hapur dhe rryma e qarkut të shkurtër. Duhet të theksohet se të gjithë parametrat zakonisht specifikohen për një temperaturë prej +25°C. Në një ditë me diell në çati, bateria nxehet në temperatura shumë mbi këtë shifër. Kjo shpjegon praninë e një tensioni më të lartë operativ.

Kushtojini vëmendje edhe tensionit të qarkut të hapur. Në bateritë normale, është rreth 22 V. Dhe gjithçka do të ishte mirë, por nëse kryeni punë në pajisje pa fikur panelet diellore, voltazhi i qarkut të hapur do të çaktivizojë inverterin ose pajisje të tjera të lidhura që nuk janë projektuar për të. një tension. Prandaj, gjatë çdo pune - ndërrimi i telave, lidhja / shkyçja e baterive, etj. etj - gjëja e parë që duhet të bëni është të fikni panelet diellore (hiqni terminalet). Pasi të keni kaluar nëpër qark, lidhini ato të fundit. Kjo procedurë do t'ju kursejë shumë nerva (dhe para).

Kuti dhe xhami

Panelet diellore për shtëpinë kanë një kuti alumini. Ky metal nuk gërryhet, me forcë të mjaftueshme ka një masë të vogël. Një byk normal duhet të montohet nga një profil që përmban të paktën dy brinjë ngurtësuese. Për më tepër, xhami duhet të futet në një brazdë të veçantë, dhe jo të fiksohet nga lart. Të gjitha këto janë shenja të një cilësie normale.

Edhe kur zgjidhni një bateri diellore, kushtojini vëmendje xhamit. Në bateritë normale, nuk është e lëmuar, por me teksturë. Në prekje - e përafërt, nëse vraponi thonjtë, dëgjohet një shushurimë. Përveç kësaj, ajo duhet të ketë një shtresë me cilësi të lartë që minimizon shkëlqimin. Kjo do të thotë që asgjë nuk duhet të pasqyrohet në të. Nëse reflektimet e objekteve përreth janë të dukshme të paktën në një kënd, është më mirë të gjeni një panel tjetër.

Zgjedhja e seksionit kryq kabllor dhe hollësitë e lidhjes elektrike

Është e nevojshme të lidhni panelet diellore për shtëpinë me një kabllo bakri me një bërthamë. Seksioni kryq i bërthamës së kabllit varet nga distanca midis modulit dhe baterisë:

• distanca më e vogël se 10 metra:
  • 1,5 mm2 për panel diellor 100 W;
  • për dy bateri - 2,5 mm2;
  • tre bateri - 4,0 mm2;
• distanca më shumë se 10 metra:
  • për të lidhur një panel, marrim 2.5 mm2;
  • dy - 4,0 mm2;
  • tre - 6,0 mm2.

Ju mund të merrni një seksion më të madh, por jo më pak (do të ketë humbje të mëdha, por ne nuk kemi nevojë për të). Kur blini tela, kushtojini vëmendje seksionit kryq aktual, pasi sot dimensionet e deklaruara shumë shpesh nuk korrespondojnë me ato aktuale. Për të kontrolluar, do të duhet të matni diametrin dhe të numëroni seksionin kryq (mund të lexoni se si ta bëni këtë).

Kur montoni sistemin, është e mundur të kryeni pluset e paneleve diellore duke përdorur një kabllo me shumë bërthama të një seksioni të përshtatshëm, dhe të përdorni një kabllo të trashë për minus. Para se të lidhemi me bateritë, ne kalojmë të gjitha "pluset" përmes diodave ose montimeve të diodave me një katodë të përbashkët. Kjo parandalon që bateria të shkurtohet (mund të shkaktojë zjarr) nëse telat midis baterive dhe baterisë janë të shkurtuara ose të prishura.

Diodat përdorin tipin SBL2040CT, PBYR040CT. Nëse këto nuk gjenden, mund t'i hiqni nga burimet e vjetra të energjisë për kompjuterët personalë. Zakonisht ka SBL3040 ose të ngjashme. Është e dëshirueshme të kalosh nëpër dioda. Mos harroni se ato nxehen shumë, kështu që duhet t'i montoni në një radiator (mund ta përdorni një të tillë).

Sistemi gjithashtu ka nevojë për një bllok siguresash. Një për çdo përdorues. Ne e lidhim të gjithë ngarkesën përmes këtij blloku. Së pari, sistemi është shumë më i sigurt. Së dyti, nëse lindin probleme, është më e lehtë të përcaktohet burimi i tij (nga një siguresë e ndezur).

Kohët e fundit, teknologjitë alternative të energjisë janë zhvilluar në mënyrë aktive. Këto janë panele diellore (SB), ferma me erë dhe një sërë pajisjesh të tjera. Panelet diellore ose të ashtuquajturat panele fotovoltaike konsiderohen veçanërisht premtuese, sepse, duke pasur parasysh jetën pothuajse të përjetshme të diellit, një energji e tillë është e pashtershme. Pavarësisht kostos së tyre relativisht të lartë deri më tani, ato ofrojnë energji falas dhe të pastër. Megjithatë, çmimet për SB-të janë duke u ulur nga viti në vit, gjë që tregon perspektiva të mëdha për prezantimin e tyre të gjerë.

Pajisja me bateri diellore

Një bateri diellore është një sistem i pajisjeve gjysmëpërçuese në formën e konvertuesve fotovoltaikë që konvertojnë energjinë e diellit në rrymë elektrike të drejtpërdrejtë duke përdorur parimin e efektit fotoelektrik.

1 - Kontrollues
2 - Bateria
3 - Inverter
4 - Moduli
5 - Pajisje elektrike

Bateria diellore përfshin elementët e mëposhtëm:

• , i përbërë nga dy shtresa materialesh me përçueshmëri të ndryshme. Për shembull, mund të jetë silic polikristalor ose me një kristal me përfshirjen e përbërjeve të tjera kimike për të krijuar parimin e efektit fotoelektrik të kryqëzimit p-n. Kjo do të thotë, një material ka mungesë elektronesh, dhe tjetri ka një tepricë të tyre.
• , shtresa më e hollë e një elementi që i reziston transferimit të elektroneve.
• . Kur lidhet me shtresën kundërshtare, zona e pengesës kapërcehet lehtësisht nga elektronet. Si rezultat, shfaqet një lëvizje e urdhëruar e grimcave të infektuara, domethënë një rrymë elektrike.
• . Siguron akumulimin dhe ruajtjen e energjisë.
• . Ai konverton rrymën direkte që vjen nga paneli diellor në rrymë alternative.
• . Siguron krijimin e një tensioni të diapazonit të kërkuar në sistemin e baterive diellore.

Parimi i funksionimit

• Drita e diellit në formën e fotoneve të dritës godet sipërfaqen e një qelize diellore.
• Kur përplasen me sipërfaqen e një gjysmëpërçuesi, fotonet transferojnë energji në elektronet e gjysmëpërçuesit.
• Elektronet e rrëzuara nga gjysmëpërçuesi si rezultat i goditjes kapërcejnë shtresën mbrojtëse, duke pasur me vete energji shtesë.
• Si rezultat, elektronet negative kalojnë në përcjellësin n nga përcjellësi p, dhe elektronet pozitive bëjnë manovrën e kundërt. Një tranzicion i tillë lehtësohet nga fushat elektrike që janë aktualisht të pranishme në përçuesit. Më pas, ato rrisin diferencën dhe forcën e tarifave.

Nëse bateria, e ndriçuar nga dielli, mbyllet ndaj një ngarkese të caktuar me rezistencë R, atëherë vërehet një rrymë elektrike I. Vlera e saj përcaktohet nga rezistenca e ngarkesës, intensiteti i ndriçimit dhe cilësia e konvertuesit fotoelektrik. Fuqia P që shpërndahet në ngarkesë përcaktohet me formulën P= I*U, ku U tregon tensionin në terminalet e baterisë.

Llojet

Në varësi të materialeve të përdorura, panelet diellore mund të jenë:

• Panelet e qelizave fotovoltaike monokristaline. Ato janë efektive, por më të shtrenjta, efikasiteti është 14-16%. Elementet me një kristal kanë një formë poligonale, si rezultat i së cilës është e vështirë të mbushet e gjithë zona;
• Panele silikoni amorf. Bateritë e tilla tregojnë efikasitet të ulët në intervalin 6-8%. Por midis teknologjive të konvertuesit të silikonit, ato kanë energjinë elektrike më të lirë;
• Panelet e teluridit të kadmiumit janë bërë në bazë të teknologjisë së filmit. Aplikimi i shtresës gjysmëpërçuese kryhet me një shtresë prej disa qindra mikrometrash. Efikasiteti është 11%, por në krahasim me bateritë e silikonit, një vat fuqi është dhjetëra për qind më e lirë;
• Panele të bazuara në gjysmëpërçuesit CIGS, të cilat përbëhen nga selen, galium, indium dhe bakër. Efikasiteti i paneleve të tilla arrin 15%;
• panele polimer. Ky është një lloj baterish me film të hollë, parimi i funksionimit të të cilave i ngjan fotosintezës së bimëve. Përfshin shtresë polimer, shtresë mbrojtëse, mbështetëse fleksibël dhe elektroda alumini. Efikasiteti 5-6%;
• Më të zakonshmet për shkak të raportit optimal të efikasitetit dhe çmimit janë panelet e bëra nga qeliza fotovoltaike polikristaline. Efikasiteti i tyre arrin 12-14%.

SB gjithashtu mund të ndahet me kusht në llojet e mëposhtme:

• Film i hollë ose fleksibël (me bazë teluridi i kadmiumit, kristalor dhe amorf);
• E ngurtë(nga silikoni kristalor, ndonjëherë amorf);
• I njëanshëm(përthith dritën nga njëra anë);
• Dypalëshe(përthith dritën nga të dyja anët).

Veçoritë

• Ngarkesa e baterisë në rrezet e dobëta të diellit zvogëlohet, duke i dhënë marrësit elektrik energji elektrike, domethënë ka një punë të vazhdueshme në mënyrën e karikimit dhe shkarkimit. Kontrolli kryhet nga një kontrollues i veçantë.
• SB nuk kërkon ndonjë mirëmbajtje të veçantë parandaluese. Mund të kërkojë vetëm fshirje pluhuri.
• Panelet mund të përdoren edhe në dimër, por produktiviteti gjatë kësaj periudhe zvogëlohet nga një e gjysmë deri në dy herë. Për të parandaluar akumulimin e borës në panele, ato duhet të instalohen në një kënd prej 70 gradë në një kodër.
• Panelet diellore janë më të përshtatshmet për sistemet jashtë rrjetit që kanë shumë pajisje shtëpiake me efikasitet energjie që nuk janë të ndezura gjatë gjithë kohës.

Aplikacion

Panelet diellore mund të përdoren pothuajse kudo:

• Automjetet elektrike.
• Elektronikë portative.
• Kalkulatorë, elektrik dore, lojtarë e kështu me radhë, pra kudo që ju nevojitet për të rimbushur bateritë e pajisjeve të ndryshme elektronike të konsumit.
• Aviacioni. Kështu u krijua avioni Solar Impulse, i cili mundësohet vetëm nga energjia diellore.
• Furnizimi me energji elektrike për shtëpi, shkolla, aeroporte dhe ndërtesa të tjera. Panelet diellore përdoren gjerësisht në rajonet subtropikale dhe tropikale ku ka shumë ditë me diell. Ato janë veçanërisht të njohura në vendet e Mesdheut.
• përdorim në hapësirë. SB-të janë instaluar në ISS, instalohen në satelitë, automjete hapësinore dhe ndërplanetare dhe shumë më tepër.

Avantazhet dhe disavantazhet

Ndër avantazhet janë:

• Miqësia ndaj mjedisit;
• Qëndrueshmëria, qelizat diellore zgjasin disa dekada;
• Parimi i thjeshtë i punës. Për shkak të kësaj, praktikisht nuk ka prishje në baterinë diellore;
• pa zhurmë;
• Mundësia e punës së përhershme;
• Nuk ka nevojë për karburant;
• Publicitet;
• Aftësia për të ndryshuar fuqinë e sistemit.

Ndër mangësitë mund të vërehet:

• Efikasitet i ulët. Ne kemi nevojë për një zonë të madhe baterie për të përmbushur nevojat edhe të një familjeje të vogël;
• Kompleksiteti i montimit dhe rregullimit të sistemit;
• Kostoja mjaft e lartë e paneleve diellore, si dhe kthimi i ulët i sistemit.

perspektivat

Dëshira e njerëzimit për mirëdashësi mjedisore dhe refuzimi i naftës do të çojë në futjen e gjithnjë e më shumë teknologjive të kursimit të energjisë. Kjo do të thotë se panelet diellore do të përdoren kudo. Dhe krijimi i paneleve me efikasitet më të lartë do të lejojë:

• Pajisni shumicën e ndërtesave me panele energjetike;
• Montoni ato në makina, rrugë, robotë dhe pajisje të tjera të shumta;
• Instaloni ato në rroba dhe madje implantoni në një person. Shkencëtarët koreano-jugorë kanë krijuar tashmë një qelizë diellore nënlëkurore që është 15 herë më e hollë se një qime. Siguron funksionimin e qetë të pajisjeve që implantohen në trup, për shembull, një stimulues kardiak.

Në ditët e sotme, pothuajse të gjithë mund të mbledhin dhe të marrin të tyren burim i pavarur i energjisë diellore(në literaturën shkencore quhen panele fotovoltaike).

Pajisjet e shtrenjta me kalimin e kohës kompensohen nga mundësia për të marrë energji elektrike falas. Është e rëndësishme që panelet diellore të jenë një burim energjie miqësore me mjedisin. Vitet e fundit, çmimet e paneleve fotovoltaike kanë rënë me dhjetëra herë dhe vazhdojnë të bien, gjë që tregon perspektiva të mëdha për përdorimin e tyre.

Në formën e tij klasike, një burim i tillë i energjisë elektrike do të përbëhet nga pjesët e mëposhtme: drejtpërdrejt, një bateri diellore (gjenerator DC), një bateri me një pajisje kontrolli të ngarkesës dhe një inverter që konverton rrymën direkte në rrymë alternative.

Bateritë diellore përbëhen nga një grup qelizat diellore (konvertuesit fotovoltaikë) që drejtpërdrejt e shndërrojnë energjinë diellore në energji elektrike.

Shumica e qelizave diellore janë bërë nga silikoni, i cili është mjaft i shtrenjtë. Ky fakt do të përcaktojë koston e lartë të energjisë elektrike, e cila përftohet duke përdorur panele diellore.

Dy lloje të konvertuesve fotoelektrikë janë të zakonshëm: ata të bërë nga silikoni me një kristal dhe polikristalor. Ato ndryshojnë në teknologjinë e prodhimit. Të parët kanë një efikasitet deri në 17.5%, dhe të dytët - 15%.

Parametri teknik më i rëndësishëm i një baterie diellore, i cili ka një ndikim të madh në efikasitetin e të gjithë instalimit, është fuqi neto. Përcaktohet nga tensioni dhe rryma e daljes. Këto parametra varen nga intensiteti i dritës së diellit që bie mbi baterinë.

emf (forca elektromotore) e qelizave diellore individuale nuk varet nga zona e tyre dhe zvogëlohet kur bateria nxehet nga dielli, me rreth 0,4% për 1 g. C. Rryma e daljes varet nga intensiteti i rrezatimit diellor dhe nga madhësia e qelizave diellore. Sa më e ndritshme të jetë drita e diellit, aq më shumë rrymë gjenerohet nga qelizat diellore. Rryma e karikimit dhe fuqia dalëse në mot me re reduktohet ndjeshëm. Kjo është për shkak të një rënie në rrymën e furnizuar nga bateria.

Nëse bateria e ndriçuar nga dielli është e mbyllur ndaj një ngarkese me rezistencë Rn, atëherë në qark shfaqet një rrymë elektrike I, vlera e së cilës përcaktohet nga cilësia e konvertuesit fotoelektrik, intensiteti i ndriçimit dhe rezistenca e ngarkesës. Fuqia Pn, e cila lëshohet në ngarkesë, përcaktohet nga produkti Pn = InUn, ku Un është voltazhi në terminalet e baterisë.

Fuqia më e madhe lëshohet në ngarkesë në një rezistencë optimale Ropt, e cila korrespondon me koeficientin më të lartë të performancës (efikasitetit) të shndërrimit të energjisë së dritës në energji elektrike. Çdo dhënës ka vlerën e vet Ropt, e cila varet nga cilësia, madhësia e sipërfaqes së punës dhe shkalla e ndriçimit.

Bateri diellore përbëhet nga qeliza diellore individuale që janë të lidhura në seri dhe paralele për të rritur parametrat e daljes (rryma, tensioni dhe fuqia). Kur elementet lidhen në seri, tensioni i daljes rritet, ndërsa paralelisht rritet rryma e daljes. Për të rritur rrymën dhe tensionin, këto dy metoda të lidhjes kombinohen. Përveç kësaj, me këtë metodë të lidhjes, dështimi i njërës prej qelizave diellore nuk çon në dështimin e të gjithë zinxhirit, d.m.th. përmirëson besueshmërinë e të gjithë baterisë.

Në këtë mënyrë, bateria diellore përbëhet nga qeliza diellore të lidhura me seri paralele. Vlera e rrymës maksimale të mundshme të lëshuar nga bateria është drejtpërdrejt proporcionale me numrin e të lidhurve paralelisht dhe emf. - qelizat diellore të lidhura në seri. Pra, duke kombinuar llojet e lidhjeve, një bateri montohet me parametrat e kërkuar.

Qelizat diellore të baterisë mbyllen me dioda. Zakonisht ka 4 prej tyre - një për çdo ¼ pjesë të baterisë. Diodat mbrojnë pjesët e baterisë nga dështimi, të cilat për disa arsye rezultuan të errësohen, domethënë nëse në një moment në kohë drita nuk bie mbi to. Bateria do të gjenerojë përkohësisht 25% më pak fuqi dalëse sesa kur e gjithë sipërfaqja e baterisë është e ekspozuar ndaj dritës normale të diellit.

Në mungesë të diodave, këto qeliza diellore do të mbinxehen dhe do të dështojnë, pasi ato kthehen në konsumatorë aktualë gjatë ndërprerjes së energjisë (bateritë shkarkohen përmes qelizave diellore), dhe kur përdoren dioda, ato mbyllen dhe nuk kalon rrymë nëpër to. Diodat duhet të kenë rezistencë të ulët për të reduktuar rënien e tensionit në to. Për këto qëllime, kohët e fundit janë përdorur diodat Schottky.

Energjia elektrike që rezulton ruhet në bateri dhe më pas transferohet në ngarkesë. - burimet e rrymës kimike. Bateria ngarkohet kur në të aplikohet një potencial që është më i madh se voltazhi i baterisë.

Numri i qelizave diellore të lidhura në seri dhe paralelisht duhet të jetë i tillë që voltazhi i funksionimit i furnizuar në bateri, duke marrë parasysh rënien e tensionit në qarkun e karikimit, tejkalon pak tensionin e baterive dhe rryma e ngarkesës së baterisë siguron sasia e kërkuar e rrymës së karikimit.

Për shembull, për të ngarkuar një bateri plumb-acid 12 V, është e nevojshme të keni një bateri diellore të përbërë nga 36 qeliza.

Në rrezet e dobëta të diellit, ngarkesa e baterisë zvogëlohet dhe bateria lëshon energji elektrike në marrësin elektrik, d.m.th. Bateritë e rikarikueshme janë duke punuar vazhdimisht në mënyrën e shkarkimit dhe rimbushjes.

Ky proces është i kontrolluar. Ngarkimi ciklik kërkon një tension konstant ose rrymë konstante ngarkimi.

Në dritë të mirë, bateria ngarkohet shpejt në 90% të kapacitetit të saj të vlerësuar, dhe më pas me një ritëm më të ngadaltë karikimi deri në kapacitetin e plotë. Kalimi në një shkallë më të ulët të karikimit kontrollohet nga kontrolluesi i karikuesit.

Përdorimi më efektiv i baterive speciale - (acidi sulfurik përdoret si elektrolit në bateri) dhe bateritë e plumbit, të cilat bëhen duke përdorur teknologjinë AGM. Këto bateri nuk kërkojnë kushte të veçanta për instalim dhe mirëmbajtje. Jeta e shërbimit të pasaportës së baterive të tilla është 10 - 12 vjet me një thellësi shkarkimi jo më shumë se 20%. Bateritë nuk duhet të shkarkohen kurrë nën këtë vlerë, përndryshe jeta e tyre e shërbimit do të reduktohet në mënyrë drastike!

Bateria është e lidhur me baterinë diellore përmes një kontrolluesi që kontrollon ngarkesën e saj. Kur bateria ngarkohet me kapacitet të plotë, një rezistencë lidhet me panelin diellor, i cili thith energjinë e tepërt.

Për të kthyer tensionin e drejtpërdrejtë nga bateria në një tension të alternuar, i cili mund të përdoret për të fuqizuar shumicën e marrësve elektrikë në lidhje me panelet diellore, mund të përdorni pajisje speciale -.

Pa përdorimin e një inverteri nga një bateri diellore, është e mundur të fuqizohen marrës elektrikë që punojnë me tension konstant, përfshirë. pajisje të ndryshme portative, burime drite të kursimit të energjisë, për shembull, të njëjtat llamba LED.